В последние годы цены на солнечные батареи упали настолько резко, что все больше людей теперь хотят инвестировать в них деньги. Они могут быть установлены либо как самостоятельные конструкции на крышах, либо как интегрированные компоненты строительных модулей, таких как кровельные плиты или фасадные панели.
Традиционно считается, что солнечные элементы экономически выгодны в странах с высокими ценами на электроэнергию. Однако сегодня солнечная энергия стала конкурентоспособной даже в Норвегии, несмотря на то, что страна славится недорогой гидроэлектроэнергией.
Это побудило исследователей изучить, насколько эффективны солнечные элементы в норвежских климатических условиях.
— Наши эксперименты показывают, что солнечные элементы очень хорошо функционируют в условиях северного климата и погодных условий. Более того, вычисления, сделанные Европейской технологической и инновационной платформой PV (ETIP-PV / etip-pv.org), показывают, что экономически выгодно инвестировать в солнечную электроэнергию с первого дня, если вы сами потребляете электроэнергию. Это предполагает, что мы говорим о заводе мощностью около 1 МВт, и что процентные ставки сохраняют свой текущий уровень, — отметил менеджер по исследованиям Эйвинд Эврелид из SINTEF.
Расходы на инвестирование в солнечную электроэнергию: капитальные затраты являются ключом к цене солнечного электричества. Сравнение было связано с затратами, взятыми из распределительной сети, которую в Норвегии применяют для электроэнергии, вырабатываемой гидроэнергетикой.
Исследователи из SINTEF установили технологию в климатической камере. Обычно такие камеры используются для проверки прочности материалов, таких как облицовка окон и другие строительные материалы в суровых погодных условиях.
Выход солнечных батарей тестировался при различных температурах, легком дожде, сильном дожде, снеге и в ситуациях, когда на панелях образуется лед.
Климатическая камера оборудована потолочными лампами, имитирующими солнечную радиацию, что позволило проводить эксперименты с использованием полностью постоянного уровня освещенности при изменении погодных условий.
— Кроме того, нам было важно установить контрольное значение для солнечной радиации, чтобы гарантировать, что условия были одинаковыми во всех наших экспериментах. По этой причине мы подключили к солнечному элементу датчик, который позволил рассчитать уровень излучения, которым элемент подвергались в камере, — пояснила студент NTNU Джина Опстад Андерсен.
Используя потенциостат, исследователи смогли измерить электрическую мощность, генерируемую солнечными батареями в разных экспериментальных условиях.
Оказалось, что холод сохраняет рабочую температуру солнечных панелей. Высокие температуры увеличивают «внутреннюю утечку энергии» клеток, потому что электроны более активны в теплых условиях. В случае кремниевого солнечного элемента, использованного в эксперименте, выход был снижен примерно на 0,3% на каждый повышаемый градус.
Температура оказывает наибольшее влияние на напряжение или, проще говоря, силу, которая мобилизует электроны. Напряжение увеличивается, когда погода холодная, и это заставляет ячейки генерировать больше.
Солнечная радиация контролирует количество электричества, генерируемого клетками. Зимой она может очень интенсивной, особенно если солнечный свет отражается свежим снегом. Эти два фактора — солнечный свет и холодная погода — являются идеальными условиями для солнечных батарей.
Что удивило исследователей, так это то, что панели хорошо переносили дожди. Результаты экспериментов с легким дождем дали положительные результаты. Солнечные лучи просто проходили сквозь капли. Дождь не влиял на количество поступающей радиации. То же самое было, когда панели покрылись слоем льда.
Однако непрозрачный лед или толстый слой снега ухудшают работу панелей. Также на них плохо влияют дымовая сажа и пыль.
Ученые советуют не счищать лед – так можно повредить фотопанели. Если они покрыты льдом, лучше всего полить их теплой водой.